CN105241796B - 粉尘检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉尘检测装置，包括：发光元件、驱动电路、受光元件、信号放大电路、移相时延电路、零点补偿电路和控制单元；所述受光元件、信号放大电路、移相时延电路、零点补偿电路和控制单元依次连接，所述驱动电路与控制单元连接；所述驱动电路根据控制单元的控制指令，驱动发光元件每间隔预设时间段发射光照，受光元件接收被测物反射的光照后产生微弱的光电流，信号放大电路将所述光电流转换为电压信号，移相时延电路选择预设时间段内幅值最大的电压信号传输至零点补偿电路；零点补偿电路对所述幅值最大的电压信号进行补偿；控制单元根据零点补偿电路输出的电压信号，计算被测物的粉尘浓度。利用本发明，能够提高粉尘浓度检测结果的准确性。

Description

粉尘检测装置

技术领域

本发明涉及灰尘检测技术领域，特别是涉及一种粉尘检测装置。

背景技术

为了防止矿山、水泥厂等粉尘作业场所以及其他具有爆炸危险性的作业环境中的粉尘浓度过高而导致意外安全事故，常常会使用粉尘浓度传感器来对这些粉尘作业场所的粉尘浓度进行连续检测，一旦出现粉尘浓度过高的情况，就会立即采取措施，防止意外事故的发生。

常用的粉尘浓度传感器主要是利用发光元器件用光照射一条灰尘通道，发光元器件发射在灰尘颗粒、烟雾等粉尘上的光线，一部分会被反射回来，由接收元器件接收，再通过信号控制处理、电子电路放大输出电平可以检测出灰尘通道的灰尘及烟雾的浓度。

但是，采用传统的粉尘浓度传感器对粉尘的浓度进行检测时，由于灰尘的附着、电子电路误差、外壳电气性能等一系列因素的影响，容易造成传统的粉尘浓度传感器的输出初始值不一致，输出波形的抖动比较严重，造成检测值的不稳定，严重影响了粉尘浓度传感器检测结果的准确性。

发明内容

基于此，有必要针对传统的粉尘浓度传感器检测结果不够准确的技术问题，提供一种粉尘检测装置。

一种粉尘检测装置，包括：发光元件、驱动电路、受光元件、信号放大电路、移相时延电路、零点补偿电路和控制单元；

所述受光元件、信号放大电路、移相时延电路、零点补偿电路和控制单元依次连接，所述驱动电路与控制单元连接；

所述驱动电路根据所述控制单元的控制指令，驱动发光元件每间隔预设时间段发射光照，所述受光元件接收被测物反射的光照后产生微弱的光电流，所述信号放大电路将所述光电流转换为电压信号，所述移相时延电路选择预设时间段内幅值最大的电压信号传输至零点补偿电路；所述零点补偿电路对所述幅值最大的电压信号进行补偿，并传输控制单元；所述控制单元根据零点补偿电路输出的电压信号，计算被测物的粉尘浓度。

上述粉尘检测装置，通过利用移相时延电路选择预设时间段内幅值最大的电压信号传输至零点补偿电路；零点补偿电路对上述电压信号进行零点补偿，保证了输出的电压信号初始值的一致性，有效地提高了粉尘浓度传感器检测结果的准确性。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的粉尘检测装置的结构示意图；

图2为本发明的另一个实施例的粉尘检测装置的结构示意图；

图3为本发明的另一个实施例的粉尘检测装置的电路原理图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。

如图1所示，图1为本发明的一个实施例的粉尘检测装置的结构示意图。

一种粉尘检测装置，可以包括：发光元件100、驱动电路200、受光元件300、信号放大电路400、移相时延电路500、零点补偿电路600和控制单元700；

受光元件300、信号放大电路400、移相时延电路500、零点补偿电路600和控制单元700依次连接，所述驱动电路200与控制单元700连接；

驱动电路200根据控制单元700的控制指令，驱动发光元件100每间隔预设时间段发射光照，受光元件300接收被测物反射的光照后产生微弱的光电流，信号放大电路400将所述光电流转换为电压信号，所述移相时延电路500选择预设时间段内幅值最大的电压信号传输至零点补偿电路600；所述零点补偿电路600对所述幅值最大的电压信号进行补偿，并传输控制单元700；所述控制单元700根据零点补偿电路600输出的电压信号，计算被测物的粉尘浓度。

本发明的粉尘检测装置，通过利用移相时延电路500选择预设时间段内幅值最大的电压信号传输至零点补偿电路600；零点补偿电路600对上述电压信号进行零点补偿，保证了输出的电压信号初始值的一致性，有效地提高了粉尘浓度传感器检测结果的准确性。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置，所述控制单元700采用脉宽调制信号对驱动电路200进行控制，使得驱动电路200驱动发光元件100每间隔预设时间段发射光照，便于对被测物的粉尘浓度进行持续测量。

如图2所示，图2为本发明的另一个实施例的粉尘检测装置的结构示意图。一种粉尘检测装置，还可以包括：连接在所述零点补偿电路600和控制单元700之间的运放电路800，用于调整电压信号的放大倍数。

在本实施例中，通过利用运放电路，来调节电压信号的放大倍数，进而调整检测粉尘浓度的灵敏度，提高了本发明的粉尘检测装置检测粉尘浓度的准确性。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置，还可以包括：连接在所述移相时延电路500和零点补偿电路600之间的增幅电路900；

所述增幅电路900，用于增加输出电压的信号幅值。

在本实施例中，通过引入增幅电路900，整体地提高了输入信号的微弱电平，从而增大了运放电路的输入电平。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置，还可以包括：连接在所述移相时延电路500和增幅电路900之间的隔直电容1000，用于隔除电压信号中的直流成分。

本发明的粉尘检测装置在实际应用中，由于外界光照等因素的影响，会跟随输入的信号产生一个稳定的直流成分，该直流成分会对本发明的粉尘检测装置粉尘浓度的检测结果造成不利的影响。为了避免直流成分的不利影响，在本实施例中，通过引入隔直电容1000，有效地避免了由于外界光照等不稳定因素对检测粉尘浓度准确性的影响。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置，所述发光元件100可以为LED元件。

如图3所示，图3为本发明的另一个实施例的粉尘检测装置的电路原理图。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置中的信号放大电路400可以包括：第一运算放大器401、第一电阻402和第一电容403；

所述第一运算放大器401的同相端和反相端分别与受光元件300连接，第一运算放大器401的输出端与移相时延电路500连接；

所述第一电阻402与第一电容403并联连接，且第一电阻402和第一电容403连接的一端连接在所述第一运算放大器401的反相端，另一端与所述移相时延电路500连接。

在本实施例中，所述第一电阻402和所述第一电容403组成低通滤波器，对输入到所述信号放大电路400的电压信号进行低通滤波处理；同时增强了电路的稳定性和抗干扰能力。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置中的移相时延电路500可以包括：第二电阻501和第二电容502；

所述第二电阻501的一端连接所述信号放大电路400的输出端，另一端连接所述第二电容502；

所述第二电容502的一端与所述第二电阻501连接，另一端接地。

在本实施例中，通过调整第二电阻501和第二电容502的参数值，可控制电压信号的输出波形在一定范围内来回移动，便于在预设时间段内选择幅值最大的电压信号输出。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置的运放电路800可以包括：第二运算放大器801、第二可调电阻802和第三电阻803；

所述第二运算放大器801的反相端连接所述零点补偿电路600，所述第二运算放大器801的输出端连接所述控制单元700；

所述第二可调电阻802的一端连接所述第二运算放大器801的反相端，另一端连接所述第二运算放大器801的输出端；

所述第三电阻803的一端连接所述第二运算放大器801的反相端，另一端接地。

在本实施例中，通过调节第二可调电阻802的阻值，改变输出电压的输出放大倍数，进而改变粉尘浓度传感器检测粉尘浓度的灵敏度，有效地提高了粉尘浓度传感器检测结果的准确性。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置的零点补偿电路600可以包括：串联的第一可调电阻601和第四电阻602；

所述第一可调电阻601和第四电阻602的第一连接点D1连接所述第二运算放大器801的反相端。

在本实施例中，通过调整第一可调电阻601的阻值，来改变输出的模拟电压值，达到对输出电压进行零点补偿调节的目的，进而校正补偿由外壳、电子元件等误差造成输出电压初始值的不一致，有效地提高了粉尘浓度传感器检测结果的准确性。

在其中一个实施例中，本发明的粉尘检测装置的增幅电路900可以包括：串联连接的第五电阻901和第六电阻902；

所述第五电阻901与第六电阻902的第二连接点D2连接至所述第二运算放大器801的同相端。

在本实施例中，本发明的粉尘检测装置，通过所述驱动电路200根据控制单元700的控制指令，驱动发光元件100每间隔预设时间段发射光照，受光元件300接收被测物反射的光照后产生微弱的光电流，信号放大电路400将所述光电流转换为电压信号，并经过由所述第一电阻402和所述第一电容403组成低通滤波器进行低通滤波处理后传输至移相时延电路500；所述移相时延电路500调整预设的信号相位波形传输至隔直电容1000，再经过增幅电路900增加输出电压的信号幅值，并传输至运放电路800对电压信号进行放大处理，并输出至控制单元700，所述控制单元700根据输出的电压信号计算被测物的粉尘浓度；其中，所述第二运算放大器801的反向端连接的零点补偿电路600对所述电压信号进行零点补偿，从而校正补偿由外壳、电子元件等误差造成输出电压初始值的不一致，有效地提高了粉尘浓度传感器检测结果的准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种粉尘检测装置，其特征在于，包括：发光元件、驱动电路、受光元件、信号放大电路、移相时延电路、零点补偿电路和控制单元；

所述受光元件、信号放大电路、移相时延电路、零点补偿电路和控制单元依次连接，所述驱动电路与控制单元连接；

所述驱动电路根据所述控制单元的控制指令，驱动发光元件每间隔预设时间段发射光照，所述受光元件接收被测物反射的光照后产生微弱的光电流，所述信号放大电路将所述光电流转换为电压信号，所述移相时延电路选择预设时间段内幅值最大的电压信号传输至零点补偿电路；所述零点补偿电路对所述幅值最大的电压信号进行补偿，并传输控制单元；所述控制单元根据零点补偿电路输出的电压信号，计算被测物的粉尘浓度。

2.根据权利要求1所述的粉尘检测装置，其特征在于：所述控制单元采用脉宽调制信号对驱动电路进行控制。

3.根据权利要求1所述的粉尘检测装置，其特征在于，所述信号放大电路包括：第一运算放大器、第一电阻和第一电容；

所述第一运算放大器的同相端和反相端分别与受光元件连接，第一运算放大器的输出端与移相时延电路连接；

所述第一电阻与第一电容并联连接，且第一电阻和第一电容连接的一端连接在所述第一运算放大器的反相端，另一端与所述移相时延电路连接。

4.根据权利要求1所述的粉尘检测装置，其特征在于，所述移相时延电路包括：第二电阻和第二电容；

所述第二电阻的一端连接所述信号放大电路的输出端，另一端连接所述第二电容；

所述第二电容的一端与所述第二电阻连接，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的粉尘检测装置，其特征在于，还包括：连接在所述零点补偿电路和控制单元之间的运放电路，用于调整电压信号的放大倍数。

6.根据权利要求5所述的粉尘检测装置，其特征在于，所述运放电路包括：第二运算放大器、第二可调电阻和第三电阻；

所述第二运算放大器的反相端连接所述零点补偿电路，所述第二运算放大器的输出端连接所述控制单元；

所述第二可调电阻的一端连接所述第二运算放大器的反相端，另一端连接所述第二运算放大器的输出端；

所述第三电阻的一端连接所述第二运算放大器的反相端，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的粉尘检测装置，其特征在于：所述零点补偿电路包括串联的第一可调电阻和第四电阻；

所述第四电阻和第一可调电阻的第一连接点连接所述第二运算放大器的反相端。

8.根据权利要求7所述的粉尘检测装置，其特征在于，还包括：连接在所述移相时延电路和零点补偿电路之间的增幅电路；

所述增幅电路包括串联连接的第五电阻和第六电阻；

所述第五电阻与第六电阻的第二连接点连接至所述第二运算放大器的同相端。

9.根据权利要求8所述的粉尘检测装置，其特征在于，还包括：连接在所述移相时延电路和增幅电路之间的隔直电容，用于隔除电压信号中的直流成分。

10.根据权利要求1所述的粉尘检测装置，其特征在于：所述发光元件为LED元件。